Se préparer à l’avenir du chiffrement : une vue d’ensemble pour les professionnels de la cybersécurité

Alors que les progrès de l’informatique quantique se poursuivent, le paysage de la cybersécurité est à l’aube de changements significatifs. L’une des préoccupations les plus pressantes est la nécessité de développer et d’adopter de nouvelles normes de chiffrement capables de résister aux capacités des ordinateurs quantiques. Dans cet aperçu, nous examinerons les raisons de cette nécessité, la manière de protéger le chiffrement contre le vieillissement, le calendrier de conservation des clés de chiffrement traditionnelles, les stratégies d’adoption de nouveaux systèmes dès aujourd’hui, ainsi que les pratiques efficaces de gestion des clés.

Comprendre l’informatique quantique

L’informatique quantique est un domaine avancé de l’informatique basé sur les principes de la mécanique quantique. Contrairement aux ordinateurs classiques, qui utilisent des bits comme plus petite unité de données (0 ou 1), les ordinateurs quantiques utilisent des bits quantiques ou qubits.

Qubits et transistors traditionnels

Les ordinateurs classiques fonctionnent avec des bits, qui sont les unités de base de l’information et peuvent se trouver dans l’un des deux états suivants : 0 ou 1 : 0 ou 1. Ces bits sont mis en œuvre à l’aide de transistors, qui sont de minuscules interrupteurs électroniques pouvant être soit éteints (représentant un 0), soit allumés (représentant un 1). Dans les ordinateurs classiques, le calcul consiste à effectuer des opérations logiques sur ces bits à l’aide d’une série d’interrupteurs marche-arrêt.

En revanche, les qubits, les unités fondamentales des ordinateurs quantiques, sont très différents. Les qubits exploitent les principes de la mécanique quantique, en particulier la superposition et l’intrication. 

La superposition permet à un qubit d’exister dans plusieurs états simultanément. Cela signifie qu’un qubit peut se trouver dans un état représentant 0, 1 ou toute superposition quantique de ces états. Par conséquent, un ordinateur quantique peut traiter un nombre massif de possibilités à la fois, ce qui augmente considérablement la puissance de calcul pour certaines tâches.

L’intrication est un autre phénomène quantique dans lequel les qubits sont interconnectés de telle sorte que l’état d’un qubit est directement lié à l’état d’un autre, quelle que soit la distance qui les sépare. Cette interconnexion permet aux ordinateurs quantiques d’effectuer des opérations complexes plus efficacement que les ordinateurs classiques, qui traitent les bits de manière séquentielle.

Les promesses de l’informatique quantique

L’informatique quantique recèle un immense potentiel pour révolutionner divers domaines. Dans le domaine de la découverte de médicaments et de la science des matériaux, les ordinateurs quantiques peuvent simuler des réactions moléculaires et chimiques à une échelle sans précédent, ce qui permettra de réaliser des percées dans le domaine des produits pharmaceutiques et des matériaux innovants. Dans les problèmes d’optimisation, ils peuvent améliorer la logistique, la gestion de la chaîne d’approvisionnement et la modélisation financière, ce qui permet de réaliser des économies et d’accroître l’efficacité. L’informatique quantique peut accélérer l’intelligence artificielle et les algorithmes d’apprentissage automatique, améliorant ainsi des applications allant du traitement du langage naturel à la reconnaissance d’images et aux systèmes autonomes. En outre, les ordinateurs quantiques peuvent traiter de grandes quantités de données pour créer des modèles climatiques et des prévisions météorologiques plus précises, améliorant ainsi notre compréhension du changement climatique et permettant une meilleure préparation et réponse aux catastrophes.

Pourquoi le NIST élabore-t-il de nouvelles normes de cryptage ?

Le National Institute of Standards and Technology (NIST) est le fer de lance du développement de nouvelles normes de cryptage pour répondre aux menaces émergentes posées par l’informatique quantique. Les ordinateurs quantiques peuvent potentiellement surpasser de nombreux algorithmes cryptographiques actuellement utilisés, tels que RSA et ECC, en raison de leur capacité à résoudre des problèmes mathématiques complexes beaucoup plus rapidement que les ordinateurs classiques. Le projet de cryptographie post-quantique du NIST vise à normaliser les algorithmes capables de résister aux attaques quantiques, afin de garantir la sécurité des communications numériques, des transactions financières et du stockage des données.

Chronologie du projet de cryptographie post-quantique du NIST

Le NIST a commencé à solliciter des propositions d’algorithmes cryptographiques post-quantiques en 2016. Le projet a progressé à travers de multiples phases d’évaluation, y compris les commentaires du public et les tests rigoureux. Le NIST prévoit d’annoncer le premier ensemble de normes cryptographiques post-quantiques vers 2024-2025. Ce calendrier permet un examen approfondi des algorithmes proposés afin de garantir leur sécurité et leur praticité dans les applications réelles.

L’état de la sécurité de RSA-2048

À ce jour, le chiffrement RSA-2048 n’a pas été surpassé à l’aide de méthodes informatiques conventionnelles. Il reste sûr contre les attaques classiques en raison de la difficulté de calcul que représente la factorisation de grands nombres. Toutefois, la menace de l’informatique quantique ne peut être ignorée.

Pourquoi le surpassement de RSA-2048 est le test décisif pour les capacités quantiques

RSA-2048 est largement utilisé pour sécuriser les données critiques, notamment les transactions financières, les communications par courrier électronique et les certificats numériques. La sécurité de RSA-2048 repose sur la difficulté pratique de factoriser un nombre de 2048 bits en ses composantes premières. Les ordinateurs classiques ont besoin d’un temps excessivement long pour résoudre ce problème en raison de l’effort de calcul nécessaire.

Les ordinateurs quantiques, cependant, pourraient changer radicalement la donne. L’algorithme de Shor, un algorithme quantique, peut factoriser de grands nombres exponentiellement plus rapidement que les algorithmes les plus connus fonctionnant sur des ordinateurs classiques. Si un ordinateur quantique suffisamment puissant peut exécuter l’algorithme de Shor pour factoriser un nombre de 2048 bits, il surpassera effectivement le cryptage RSA-2048.

Le surpassement de RSA-2048 est considéré comme l’épreuve décisive pour les capacités quantiques, car elle représente une démonstration claire et pratique de la puissance d’un ordinateur quantique. Elle met en évidence la capacité de la technologie quantique à résoudre un problème infaisable pour les ordinateurs classiques, soulignant ainsi le besoin urgent de normes cryptographiques résistantes aux quantiques.

Inquiétudes concernant le développement antagoniste de l’informatique quantique

La course au développement de l’informatique quantique n’est pas seulement une compétition technologique, c’est aussi une compétition stratégique qui a d’importantes répercussions sur la sécurité nationale. Si des pays adverses développent des capacités d’informatique quantique avant les autres, ils pourraient éventuellement exploiter les faiblesses des méthodes de cryptage actuelles pour obtenir un accès non autorisé à des informations critiques. Il pourrait s’agir d’intercepter des communications sécurisées, de décrypter des données classifiées et de déstabiliser des systèmes financiers. La perspective que des adversaires disposent d’une supériorité quantique souligne l’urgence de développer et de déployer des normes cryptographiques résistantes aux quantiques afin de protéger les intérêts de la sécurité nationale.

L’informatique quantique présente des menaces pour divers systèmes et secteurs. Voici quelques domaines clés qui pourraient être touchés de manière significative :

• La technologie Chaîne de Blocs : La technologie Chaîne de blocs, connue pour sa sécurité robuste et sa nature décentralisée, est à la base des cryptomonnaies comme le bitcoin et diverses autres applications. Les ordinateurs quantiques pourraient potentiellement surpasser ces schémas cryptographiques, ce qui permettrait des transactions non autorisées et compromettrait l’intégrité de la Chaîne de blocs.
• Systèmes financiers : Les systèmes financiers s’appuient fortement sur des protocoles cryptographiques pour sécuriser les transactions, protéger les informations critiques et garantir l’intégrité des données financières. L’informatique quantique pourrait surpasser les méthodes de cryptage actuelles, exposant ainsi les données financières au vol et à la fraude. Cette menace souligne la nécessité d’un cryptage résistant aux quantiques pour protéger les transactions et les données financières.
• Communications sécurisées : Les protocoles de communication sécurisés, tels que SSL/TLS, reposent sur la cryptographie à clé publique pour établir des canaux sécurisés sur l’internet. L’informatique quantique pourrait rompre ces protocoles cryptographiques, ce qui permettrait aux pirates d’écouter ou de manipuler les communications sécurisées. Pour garantir la sécurité des communications en ligne, il faudra adopter des algorithmes cryptographiques résistants aux quantiques.
• Certificats numériques et PKI : les systèmes d’infrastructure à clé publique (PKI) utilisent des certificats numériques pour authentifier les identités et sécuriser les communications. L’informatique quantique pourrait compromettre la sécurité des certificats numériques en surpassant les algorithmes cryptographiques sous-jacents. Cette menace nécessite le développement de systèmes PKI résistants aux quantiques afin de maintenir la confiance et la sécurité dans les communications numériques.
• Chiffrement et stockage des données : Le cryptage des données est essentiel pour protéger les informations sensibles stockées sur les serveurs, dans le nuage et sur les appareils personnels. L’informatique quantique pourrait rompre les normes de cryptage actuelles, exposant les données cryptées à un accès non autorisé. L’adoption d’algorithmes de chiffrement résistants à l’informatique quantique sera essentielle pour protéger les données sensibles contre les menaces quantiques.  

Déployer le chiffrement aujourd’hui

 Lorsqu’elles adoptent de nouveaux systèmes, les entreprises doivent utiliser une combinaison de normes de cryptage actuelles bien établies et se préparer aux futures normes cryptographiques post-quantiques. Il est recommandé d’utiliser AES avec des clés de 256 bits pour le cryptage symétrique, RSA avec des clés de 2048 bits et ECC avec un niveau de sécurité comparable pour le cryptage à clé publique, ainsi que la dernière version du protocole TLS pour sécuriser les communications réseau. Il est essentiel de combiner les algorithmes traditionnels et post-quantiques pour assurer la compatibilité et la pérennité, d’expérimenter et d’intégrer les principaux candidats du concours de cryptographie post-quantique du NIST, de mettre en œuvre des systèmes qui favorisent l’agilité des algorithmes et de veiller à la conformité avec les normes et les meilleures pratiques de l’industrie.

Stratégies de pérennisation du chiffrement

Pour assurer l’avenir du chiffrement, il faut adopter des stratégies qui garantissent la résilience contre les menaces futures, y compris celles posées par l’informatique quantique. Il est essentiel de développer et de mettre en œuvre des algorithmes résistants aux attaques quantiques. L’utilisation d’une combinaison d’algorithmes traditionnels et post-quantiques peut sécuriser les communications, permettant une transition progressive tout en maintenant les niveaux de sécurité actuels. La conception de systèmes permettant de passer facilement à différents algorithmes cryptographiques au fur et à mesure de l’adoption de nouvelles normes, la mise à jour et la rotation fréquentes des clés de chiffrement, l’utilisation de clés de plus grande taille et la réalisation continue d’audits de sécurité peuvent contribuer à assurer la pérennité du chiffrement.

Gestion des clés : La pierre angulaire d’un chiffrement à l’épreuve du temps

Une gestion efficace des clés est essentielle au maintien d’un chiffrement sûr, aujourd’hui et à l’avenir. Une bonne gestion des clés garantit que les clés cryptographiques sont générées, stockées, distribuées, tournées et révoquées en toute sécurité, ce qui les protège contre les accès non autorisés et les menaces. De solides pratiques de gestion des clés sont essentielles pour assurer la pérennité de votre stratégie de chiffrement, car elles constituent la base d’opérations cryptographiques sécurisée et contribuent à atténuer les risques posés par l’informatique quantique. Voici quelques bonnes pratiques en matière de gestion des clés :

Utiliser des générateurs de nombres aléatoires matériels pour garantir la puissance cryptographique des clés, stocker les clés dans des environnements sécurisés tels que des modules de sécurité matériels (HSM) ou des modules de plate-forme de confiance (TPM), utiliser des canaux sécurisés pour la distribution des clés, effectuer une rotation régulière des clés pour limiter l’exposition d’une seule clé, établir et appliquer des politiques de révocation des clés, et surveiller en permanence l’utilisation des clés et les journaux d’accès pour détecter les activités suspectes et y répondre. En mettant en œuvre ces pratiques de gestion des clés, les entreprises peuvent garantir dès aujourd’hui un chiffrement robuste et se préparer au futur paysage de la cryptographie résistante aux quantiques.

Conclusion : Se préparer à l’avenir du chiffrement

Le paysage de la cybersécurité évolue rapidement et il est essentiel de se préparer aux menaces futures, en particulier celles posées par l’informatique quantique. En adoptant une combinaison de normes cryptographiques actuelles et post-quantiques, en mettant en œuvre des systèmes cryptographiques agiles et en employant des pratiques efficaces de gestion des clés, les entreprises peuvent assurer l’avenir de leur chiffrement et garantir une sécurité sans compromis dans les années à venir. Restez informé, planifiez et donnez la priorité à la sécurité pour protéger les données et les communications de votre organisation.